直流换流站直流线路故障引起换流变中性点偏移保护动作分析

2018-11-14国网湖北省电力公司检修公司黄瑶玲韩情涛

电子世界 2018年20期

国网湖北省电力公司检修公司吴萍黄瑶玲韩情涛

本文介绍了某直流输电系统直流线路故障重启动失败后，逆变站收到整流站闭锁信号执行Z闭锁逻辑，投入旁通对，导致换流变阀侧电压跌落时间超过换流变中性点偏移保护跳闸出口延时，导致保护动作出口。本文对此保护动作进行了详细的分析研究，得出结论直流输电系统直流线路故障闭锁极时，为避免逆变站换流阀投入旁通对引起换流变中性点偏移保护动作，应该采用Y闭锁。

1.异常情况概述

2017年11月4日20时，某直流输电系统直流极2线路故

2.事件及录波分析

2.1 线路故障重启失败分析

某直流输电系统极1线路故障后行波保护动作、突变量保护动作，触发线路重启动逻辑，经两次全压、一次降压重启不成功，极闭锁。线路重启失败波形如图1所示。

双极运行且站间通讯正常时，某直流输电系统直流线路重启逻辑及定值如图2所示。

结合故障录波及事件分析，本次线路故障后直流线路经两次全压、切换控制系统及一次降压后不成功，极闭锁，线障，经两次全压重启、一次降压重启不成功后极2闭锁，闭锁执行过程中逆变站发生极2换流变阀侧中性点偏移保护动作导致换流变进线开关跳闸，整流站极2发生接地极引线开路保护动作。故障前直流系统双极1100MW运行，故障后极1大地回线1100MW运行。故障时序见表1。路重启逻辑执行正确。

表1 故障事件表

2.2 逆变站换流变中性点偏移保护动作分析

逆变站换流变中性点偏移保护动作分析原因如下：线路故障重启动失败后，逆变站收到整流站闭锁信号执行极闭锁逻辑，投入旁通对，导致换流变阀侧B相电压跌落时间超过换流变中性点偏移保护跳闸出口延时，导致保护动作出口。

图1 线路重启失败波形

图2 线路重启动逻辑框图

图3 线路故障后，逆变站极2闭锁过程中投旁通对，线路电流IDL上升

2.2.1 换流变中性点偏移保护逻辑及旁通对BPPO对TNSP的影响

逆变站中性点偏移保护的原理为在换流阀闭锁的状态下换流变阀侧三相电压之和大于定值延时闭锁，其逻辑如下描述：

TNSP_UVD_ZEROSEQ＞TNSP_TRIP_REF或TNSP_UVY_ZEROSEQ＞TNSP_TRIP_REF，且Deblock信号为0，延时20ms切系统，延时5S闭锁对应极，跳交流开关。

TNSP_UVD_ZEROSEQ：Y/D换流变阀侧三相电压之和；

TNSP_UVY_ZEROSEQ：Y/Y换流变阀侧三相电压之和；

跳闸定值TNSP_TRIP_REF：210.4÷1.73205×0.5kV。

由图3所示，逆变站20:38:50时刻Deblock信号为0，同时极2的Y桥与D桥分别投入阀3、阀6旁通对（CPRDCPRY=36、二进制100100），均对应换流变阀侧B相，Y/Y换流变阀侧与Y/D换流变阀侧均通过接地极或者线路故障点接地，导致电压跌落，如图4所示。Y/Y换流变阀侧三相零序电压与Y/D换流变阀侧三相零序电压达到保护动作定值，20:38:55，逆变站换流变中性点偏移保护到达出口延时，跳开交流开关，保护动作时间与保护跳闸定值相符。

2.2.2 逆变站旁通对投入后极2电流分析

整流站极2线路再启动失败后执行重启动逻辑跳闸，重启动逻辑跳闸的动作后果为执行Z闭锁、执行极隔离；当时极1处于大地回线运行方式，极1电流通过两站接地极形成回路，如图5回路1（红色）所示。

图4 投入旁通对后阀侧电压仿真波形，B相电压跌落为0kV

当极2执行Z闭锁，投入旁通对BPPO，如图1所示，旁通对投入150ms后因封脉冲撤销，此时整流站极2 IDL、IDNC依然保持1000A左右的电流，说明整流站极2换流阀没有关断依然导通，该电流回路为极1电流经由逆变站接地极、线路故障点、极2线路、整流站换流阀形成了通路，如图图5蓝色回路2所示，该电流随线路故障点阻抗变化逐渐变小。

200ms后，整流站阀电流（IDLIDNC）仍未过零，换流阀不能关断一直保持导通，此时逆变站开始执行闭锁逻辑投入旁通对，极1电流又经逆变站极2换流阀、极2线路、整流站换流阀（BPPO后未关断）形成通路，分流极1大地回线电流,该回路电流保持在150A左右（如图3 中IDL所示），直至整流站执行极隔离该回路才断开。

逆变站换流阀旁通对一直处于投入状态，投入时间已经超过换流变中性点偏移保护出口延时5s，导致保护动作。